Anleitung zum PID-Parameter finden

Diskutiere Anleitung zum PID-Parameter finden im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; Die hätte ich gerne... :-) Ich beschäftige mich jetzt schon seit einigen 10 Stunden mit dem Finden geeigneter Parameter für meine...

  1. Indigo

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    Die hätte ich gerne... :)

    Ich beschäftige mich jetzt schon seit einigen 10 Stunden mit dem Finden geeigneter Parameter für meine PID-Temperaturkontrolle.
    Leider bin ich in all dieser Zeit nicht viel weiter gekommen.

    Ich versuche mein Glück mit einer Miss Silvia (2001) und einem PID-Kontroller "XMT7100". Der ist zwar der "billigste", wird aber von einigen hier verwendet und manchmal als baugleich zum Auber-PID bezeichnet.
    Als Sensor verwende ich einen Pt100-Platin-Einschraubsensor, der direkt an der Position des Kaffeethermostaten eingeschraubt ist (M4).

    Nun habe ich im Laufe der Tage sicherlich 100 verschiedene Parameterkombinationen ausprobiert, aber dabei habe ich immer starke Überschwinger. Lediglich die Art ist unterschiedlich.
    Irgendwann wird zwar meistens meine Zieltemperatur stabil erreicht, aber bis es soweit ist vergehen zu viele Minuten (meist 10 oder mehr).

    So gehe ich zum Überprüfen vor: Maschine ist heiß (30 Minuten oder mehr). Als Zieltemperatur habe ich 105 Grad eingestellt. Bei einer Temperatur oberhalb von 105 starte ich einen Leerbezug (ist später z. B. zum Tassenwärmen nützlich/notwenig), der die Anzeige bis ca. 80 Grad senkt.
    Dann beobachte ich das Aufheizverhalten.

    Das sieht dann zum Beispiel so aus:

    [​IMG]

    Links oben sind (beinahe) die Werte des Auto-Tunings. Rechts unten (beinahe) die Auber-Standard-Parameter.
    Letztere sind auch von den vieren hier eigentlich die besten, weil sie noch am schnellsten zur Zieltemperatur führen. Allerdings ist auch hier die Verzögerung groß.
    Würde die Kurve links unten ihr Abflachen ab 102,5 Grad fortsetzen, so würde sie beinahe eine Punktlandung auf 105 hinbekommen. Leider wird zu stark nachgeheizt, wodurch es nur zu einer "Schulter" kommt.

    Abgesehen von den hier gezeigten PID-Parametern sollte der PID-Kontroller eigentlich standardmäßig/korrekt eingestellt sein. Heute habe ich sogar eine Durchlaufentkalkung gemacht (das Heizen ist danach nicht mehr hörbar), aber einen Unterschied im Verhalten hat das leider nicht bewirkt.

    Was mich die Hoffnung noch nicht aufgeben hat lassen: Viele andere scheinen ja mit dieser oder einer ähnlichen Kombination zum Erfolg (kurze Aufheizzeit, Punktlandung) gekommen zu sein?

    Meine Frage erstmal:
    Hat mir noch jemand einen Tipp, wie ich mich der Sache nähern kann.
    Zum Beispiel wie bekomme ich es hin, dass ich eine (meinetwegen) zähe Annäherung von unten hinbekomme - ganz ohne Überschwinger?
     
  2. #2 Pescadore, 22.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Ich habe dir keine konkrete Lösung da ich selbst noch in der Lernphase bin, aber dieses Buch ist meiner Meinung nach sehr nützlich : JUMO Literatur

    Aber das kennst du sicher schon wenn du schon so viel getestet hast:-?

    Wie hast du die Werte in die Diagramme bekommen? Hast du die Anzeige vom PID abgefilmt?
     
  3. #3 gunnar0815, 22.08.2010
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  4. Indigo

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Danke für den Link. Ja, da habe ich schon mehrfach reingeschaut und die Materie auch schon ein bisschen besser verstanden, viel wars aber nicht...


    Ja, (wurde hier in irgendeinem Thema genannt) ist zwar mühsam, aber was schnelleres ist mir jetzt nicht eingefallen.
     
  5. Indigo

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden


    Danke für den Link.

    Jede meiner Parameterverstellungen erfolgt bewusst - zumindest soweit es halt mein Verständnis zu dem Punkt zulässt. Zusätzlich habe ich aber auch Testreihen gemacht: Wird das Verhalten in irgendeine Richtung besser? P=1,5, dann 1,6, dann 1,7, etc.

    Zu dem Link bzw. den verlinkt(en) Büchern:
    Leider hat insbesondere das "Parameter-Anpassen nach Bildern" auch nicht zum Erfolg geführt.

    Bei etwas anderem wie zum Beispiel "Finde zuerst das passende P" habe ich fast nur sehr extreme Kurven.
     
  6. #6 Schnüffelstück, 22.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Für mich war die Lösung:
    - Originalparameter aufschreiben
    - Verhalten beobachten
    - Auto-Tuning anwerfen
    - Wundern
    - Parameter aufschreiben
    - Verhalten beobachten
    - Immer einen Parameter geändert, Verhalten beobachtet, mit den anderen Parametern ein Gleichgewicht hergestellt
    - Irgendwann landete ich bei total absurden Werten für die ich hier zwar gesteinigt werde "das kann garnicht funktionieren" aber es ist genauso aggressiv schnell wie ich es will, trotzdem Punktlandung ohne Überschwinger, fast egal wie ich Espresso ziehe.

    PID-Verständnis ist IMHO sehr wichtig wenn man an den Parametern dreht, mit hat "PID without a PhD" sehr geholfen.
     
  7. Indigo

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Was meinst du mit "Gleichgewicht herstellen"?

    Ich habe die Beobachtung gemacht, dass, wenn man nur einen Parameter verändert, das Ergebnis in jedem Fall schlechter wird. (Ergebnis = Überschwingungshöhe)

    Spannenste Frage: Hast du es jemals geschafft ein langsames Annähern von unten zu erreichen?
     
  8. #8 Schnüffelstück, 22.08.2010
    Schnüffelstück

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Das PID-System muss im Gleichgewicht sein. Wie Du geschrieben hast, wird das Ergebnis erstmal schlechter, wenn man nur einen Parameter verändert. Aber dan sieht man, wie es sich entwickelt. Dann die anderen Werte so anpassen, dass es im Gleichgewicht ist.

    Langsame Annäherung hatte ich im Originalzustand. War mir zu langsam. Jetzt prügelt die Kiste schnurstracks auf Zieltemperatur und landet dort ohne Überschwinger. Das war genau das, was ICH wollte. Will man was anderes, braucht man andere Werte.
     
  9. tsurf

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Das beste Regelverhalten habe ich bei meiner Maschine, wenn ich die Differentialzeit in der Größenordnung der Zeit einstelle, bis nach Einschalten der Heizung (z.B. beim Einschalten der Maschine) eine deutliche Reaktion des Messwerts erkennbar ist, evtl. etwas mehr. Liegt bei mir im Bereich je nach Verkalkungsgrad bei 17-20s.

    Der Proportionalbereich sollte nicht zu eng gewählt werden, da die Reaktionen auf Störungen sonst zu stark sind. Hier ist es sicher auch problematisch, wenn der Fühler in der Nähe des Kaltwasserzulaufes angebracht ist.

    Der I-Anteil sorgt nach größeren Störungen der Zieltemperatur tendentiell immer zu Überschwingern, wenn die Störung (Kaltwasserzulauf) beendet wird. Meinen Regler betreibe ich daher nur als PD-Regler mit einer Heizleistung von 2-3% im Arbeitspunkt. Das reicht bei den relativ konstanten Umgebungstemperaturen in der Wohnung, die bleibenden Regelabweichung im Berich von 0,2 Grad zu halten. Allerdings dauert das Aufheizen auf Zieltemperatur etwas länger.

    Probier doch mal Werte wie 4, 100, 20 und teste dann leichte Variationen von D. Notfalls I-Anteil auf 0 oder Fühler woanders anbringen.

    Grüße, Thomas
     
  10. #10 gunnar0815, 23.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    @Indigo 2, 80, 20 ist doch erst mal gar nicht so schlecht. Die 4 °C Überschwinger etwas zu viel drück die noch auf 2-3°C runter (das erreichen der Zieltemperatur verlängert sich da durch)
    P ist also zu groß. Versuch mal 1,8- 1,2. Wenn du dich jetzt zu langsam an deine Zieltemperatur annähst musst du D und I verkleinern aber das Verhältnis untereinender halten wenn die Kurve sich dann zu stark einschwingt (um deine Zieltemperatur herum) dann D und I wieder großer.
    Gunnar
     
  11. Indigo

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Was meinst du genau mit "dann sieht man, wie es sich entwickelt"?

    Was anderes könnte man wollen? ;-)
    Ich möchte genau das: schnelle Reaktion und keine Überschwinger. Wobei mir "keine Überschwinger" auch erstmal reichen würden...

    Was hast du denn nun für Werte?
    Erlaubt ist ja, was schmeckt...
     
  12. #12 gunnar0815, 23.08.2010
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    @Indigo die schnellst Reaktion bis zur Zieltemperatur hast du wenn die Heizung bis dahin auf 100% lauf. Aber so auch den stärksten Überschwinger und wohl auch ein extremes Schwingen.
    Praktisch 0% Überschwinger hast du wenn du extrem langsam an die Zieltemperatur fährst.
    Man muss sich eben überlegen was einem wichtig ist und den besten Kompromiss finden.
    Gunnar
     
  13. #13 Schnüffelstück, 23.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Universell richtige Werte gibts nicht. Meine Odyssee inklusive der aktuellen Werte gibts hier: http://www.kaffee-netz.de/reparatur...d-heizt-nach-bezug-sehr-langsam-hoch-tun.html
    Meine Silvia steht momentan ein paar hundert Kilometer entfernt von mir, deshalb kann ich jetzt gerade die Werte nicht prüfen. Aber heute früh war der Kaffee (Malabar bei 94°) noch sehr lecker und soweit ich weiß habe ich an den im Thread beschriebenen Werten seitdem nix mehr geändert. Evtl. werde ich aber gegen die Verkalkung etwas gegensteuern, Donnerstag habe ich endlich wieder die Silvia.

    Meine PID Werte sind wirklich extrem und erfordern bei mehreren direkt und ohne jegliche Pause aufeinander folgenden korrekten 1er-Sieb-Bezügen das was ich Nachspülung mit Tilt nenne: Durch die geringere Durchflussmenge bei gleicher Zeit heizt Miss Silvia zu heftig hoch, landet also bei 4° über dem Ziel. Bremsende D-Werte gibts bei mir nicht ;-) Kühlt man durch Leerbezug, erkennt das PID (zumindest mit meinen absurden I-Werten) einen Bezug und heizt volles Rohr nach :-( also Leerbezug bis 91° (sind ca. 3sec), dann Hauptschalter aus-ein (damit startet eine neue Regelkurve und die Störung ist nicht mehr im Programm) und die Kiste steht festgenagelt auf 93° .
    Bezieht man mit 2er Sieb oder lässt man nach dem 1er Sieb Bezug eine Minute Pause, gibts kein Problem. Da ich zu 99% Doppios beziehe, ist das für mich kein Problem.
    Aber man sieht: jeder sollte seine eigenen PID-Werte ermitteln.

    Wie im Thread lesen kann habe ich einige Zeit in das PID-Verständnis gesteckt. Will man seinen PID selbst optimieren (was ich sehr empfehle) dann ist PID-Verständnis elementar. Man muss einfach verstehen, was die Werte bedeuten. Das habe ich mir zuerst angelesen und dann einfach ausprobiert.
     
  14. #14 gunnar0815, 23.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    @Schnüffelstück interessant du hast auch ein P von 1,4 nur die I und D Werte sind vollkommen anders. Na ist ja auch eine andere Maschine. Hab I und D auch noch nie aus dem 4 zu 1 Verhältnis gebracht. Was hat das für Auswirkungen?
    Gunnar
     
  15. #15 Schnüffelstück, 24.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Wie im verlinkten Thread zu lesen habe ich durch die Autotuning Werte die sklavische Bindung an den Faktor 4 gekippt. Die geringere Dämpfung macht genau das was laut PID-Theorie (nochmal, das sollte man wirklich gelesen und verstanden haben) zu erwarten ist: Weniger Dämpfung. Man könnte umgangssprachlich sagen "schnelleres Hochheizen" aber das stimmt nicht, denn die Heizung ist ja genauso schnell.

    Ich habe anfangs versucht die Faktoren mit anderen Worten zu beschreiben aber das funktioniert nicht. PID richtig einstellen heißt PID verstehen.
     
  16. #16 gunnar0815, 24.08.2010
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    @Schnüffelstück für Ottonormalverbraucher sollt es aber reichen P richtig zu finden und I und D im Verhältnis 4 zu 1 nachzuregeln. Wer es dann noch ganz optimal haben will kann ja mit dem Verhältnis I zu D arbeiten.
    Bei meiner PID Einstellung regelt es bei kalter Maschine recht schnell hoch mit einem Überschwinger von ca. 2°C fällt dann etwas unter der Solltemperatur und hat sich dann eingependelt.
    Die Temperatur wird dann auf 0,1 °C gehalten.
    Das reicht mir lang.
    Gunnar
     
  17. #17 koffeinschock, 24.08.2010
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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    sorry - aber wieso baust du dir einen elektronischen regler in deine kaffeemaschine ein, die eine bleibende regelabweichung hat,wenn man sich vom voreingestellten arbeitspunkt wegbewegt?

    ich verstehe diesbezüglich auch nicht, wieso ihr nicht einfach einen pi-regler verwendet. d-anteil ausser kraft setzen, da er einen wirklichen vorteil nur beim aufheizen von raumtemperatur bietet. für die täglichen belange ist ein pi-regler die bessere wahl: 'leicht' einstellbar, regelt stabil und bügelt so ziemlich alle störungen recht schnell weg.


    edith sagt übrigens: wenn ihr von regelparametern schreibt, wäre es nicht übel, wenn die passende einheit angegeben wird. nicht jeder hat einen auber-regler in seiner maschine (kp 0-n/xp=%, Tn/Tv in s/min)
     
  18. Indigo

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    Mit dem "PD-Regler" gebührt dir schonmal die Ehre des ersten "neuen" Tipps. :) Auf die Idee bin ich nämlich noch nicht gekommen.
    Ergebnis bei mir: Ich habe bei meinen diesbezüglichen Tests zum ersten Mal ein echtes Schwingen. Sieht teilweise sogar "aufschaukelnd" aus. ;-)
    Bin mit meinen Tests hier allerdings noch nicht am Ende...

    Was meinst du aber mit 2-3% und mit im Arbeitspunkt?
     
  19. Indigo

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Immerhin: Mit 1,5 255 und 15 (also etwa deinen Werten) habe ich die geringsten Überschwinger, dich ich bisher gesehen habe.

    Leider hängt dann danach die Temperatur viele, viele Minuten bei etwa +1 Grad über Zieltemperatur.
    Nach der PID-Lehre muss ja der negative Temperaturbereich nach dem (Leer-) Bezug wieder durch einen Überschwinger gleicher Fläche ausgeglichen werden.
    Und genau das wird getan.

    Schaut man sich hingegen die Beispieltemperaturkurve von Auber an, so gibt es dort quasi keine Überschwinger und damit auch keinen I-Ausgleich.
    PID Control Retrofit KIT for Rancilio Silvia w/ screw RTD sensor PID Temperature Control Retrofit KIT for Rancilio Silvia Espresso machine [KIT-RSRTD] - $149.00 : auberins.com, Temperature control solutions for home and industry
    Das werde ich aber - befürchte ich - mit dem einfachen Regler nicht hinbekommen.

    Oder gibt es jemanden, der einen XMT7100 erfolgreicher als ich einsetzt?

    Oder alternativ: Kennt jemand einen anderen PID-Regler, der vielleicht ein paar Euro mehr als die 30 kostet und dafür mehr als P, I und D macht? Am besten aber mit den gleichen Maßen... Auber setzt ja so einen ein, verfkauft ihn aber nur im Set...
     
  20. Indigo

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    AW: Anleitung zum PID-Parameter finden

    Es werden leider keine Umrechnungen angegeben.

    (Genauer: es wird über die Arbeitsweise oder Konfiguration überhaupt nichts angegeben. Eine offizielle Dokumentation zum XMT7100 habe ich noch nicht gefunden.)
     
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